具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开一种具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，包括连接法兰、连接段喷枪本体、枪身段喷枪本体和喷口段喷枪本体；喷口段喷枪本体内主管和增强管底部设置有用于安装石墨喷口的喷口安装座，石墨喷口外壁外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有三条或者三条以上的底部导流凹槽，且底部导流凹槽设置在耐火材料枪衬内。其具有实施简便，改善铁水喷吹预处理动力学条件和技术经济指标等优点。喷口段喷枪本体呈大直径圆柱形旋转体结构，使喷吹气体流股向下喷吹后在上浮过程中与喷枪底面接触，利用底部开设的导流凹槽，使主流股强制分散为众多细小流股，遏制气体流股上升膨胀过程中的聚集，增加了流股的径向流动，减缓了对于枪身的磨损。
【专利说明】具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及转炉炼钢前铁水炉外预处理的喷吹预处理领域，具体涉及一种用于铁水罐喷吹脱硫、脱磷、脱硅等预处理的具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪。
【背景技术】
[0002]硫是绝大多数钢种中的有害元素，它以硫化物的形式存在于钢中，对钢的质量有相当大的影响。目前，铁水预处理炉外脱硫已经成为低硫钢(S ( 0.010% )或极低硫钢(S ^ 0.005% )生产中不可缺少的技术手段。在众多脱硫方式中，而在众多脱硫方法中，铁水喷吹脱硫以其一次性投资少、操作简便、铁水温降小等特点在国内外得到广泛应用。所谓铁水喷吹脱硫就是以高压惰性气体(N2)为载体利用喷枪向装铁容器(铁水罐或鱼雷罐)中喷吹脱硫粉剂，并使脱硫剂与铁水充分接触反应，从而将铁水中的硫脱除。由此可见，喷枪是铁水预处理工艺的关键部件，服役环境较为恶劣，其作用不仅要将预处理粉剂导入熔融铁水深处，同时，还要通过喷口的喷射流场组织和喷吹气体的搅拌动能，实现粉剂在铁水中分散混合，提高铁水预处理反应接触面积与传质速度，达到铁水高效预处理的目的。因此，使用寿命和使用性能是衡量铁水预处理喷枪的两个关键指标。
[0003]针对喷枪的金属枪芯与枪芯外耐火材料枪衬之间相容性较差，出现严重的纵裂纹烧穿、枪衬剥落与枪头脱落等破损形式，导致铁水预处理喷枪实际使用寿命较短问题，如专利《铁水预处理喷枪》(专利号ZL200320115797.7)、《长寿命单喷口钝化镁脱硫喷枪》(专利号ZL03254739.0)、《铁水喷吹脱硫喷枪》(专利号为ZL200710051992.0)、《自冷式铁水预处理喷枪》(专利号ZL200610018623.7)较好地解决了不同种类喷枪金属枪芯与耐火材料枪衬间的热膨胀协调问题、喷枪大面积烧穿、枪衬大面积剥落和枪头脱落问题，并在实际生产应用中取得了延长喷枪使用寿命的效果。
[0004]为了改善铁水预处理喷枪的使用性能，文献“第三炼钢厂铁水脱硫效果的分析与改进”(鞍钢技术，1996年第10期)，针对常规单孔直吹喷枪铁水脱硫动力学条件较差和高流量条件下容易产生喷溅等问题，发明了一种三孔喷枪结构，具体为三个喷口沿周向均匀布置于喷枪底部，在实际中取得了一定效果。申请号为200920016898.6的中国实用新型专利公开了一种多喷嘴铁水脱硫喷枪，该喷枪针对普通单孔直吹喷枪喷吹脱硫粉剂集中、铁水与脱硫粉剂难以充分混合影响脱硫利用率等不足，在枪芯头部设有至少两个分别向外倾斜且等距离设置的喷嘴，使喷吹的脱硫粉剂更加分散，改善铁水脱硫过程的搅拌效果，缩短反应时间，提高脱硫剂的利用率，减少脱硫过程中的喷溅。申请号为201020183592.2的中国实用新型专利公开了一种铁水预处理喷枪，其通过在喷枪耐火材料枪衬下端形成鼓形扰流器，利用扰流分布器外壁向上延伸的分流凹槽的导流作用，分化喷射流股，提高喷射流股面积与预处理剂的分散混合效果，提高预处理剂的利用率，改善喷吹预处理技术经济指标。上述技术虽然在一定程度上解决了现有喷枪脱硫反应动力学条件较差等问题，但在实际生产中存在多孔喷枪容易堵塞以及喷枪制作复杂等不足，限制了铁水脱硫技术经济指标的进一步提闻。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种用于铁水罐喷吹脱硫、脱磷、脱硅等预处理的具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，该喷枪实施简便，改善铁水喷吹预处理动力学条件，提高铁水预处理技术经济指标。
[0006]本领域常规铁水预处理喷枪的结构分析:
[0007]本发明通过水模试验，探明了现有技术中铁水喷吹预处理的熔池流动状态，喷吹预处理过程中，喷吹气体从底部喷口喷出后，气流进入液体，形成向下的气体流股；由于气体受到液体的浮力作用，其向下动量迅速减小，继而形成沿喷枪向上流动；气泡在上浮的过程中，随着液位深度的减小，气体受到的压力减小，气泡的运动带动了液体的运动，处于喷枪附近的液体由于气流的带动，形成强烈的沿喷枪枪体的向上运动；当气液两相区形成的上升流股到达液面后，气体溢出液面，引起铁水液面的剧烈波动，而到达液面的液体被驱动向熔池周边循环流动。由上述喷吹铁水预处理熔池流动状态可知，现有技术中，喷吹初期形成的气泡较大，流股膨胀上浮比较集中，增强了对于枪衬的磨损；而在喷吹末期，由于流股相对集中，喷吹气体逸出液面时，导致铁水液面波动剧烈，容易引起喷溅，喷吹气体搅拌动能损失较大；同时，气泡较大和流股集中也导致液体上浮区域面积减小，也不利于喷吹气体搅拌动能的充分发挥。
[0008]为实现上述目的，本实用新型所设计一种具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，包括依次连接相通的连接法兰、连接段喷枪本体、枪身段喷枪本体和喷口段喷枪本体；所述连接段喷枪本体、枪身段喷枪本体和喷口段喷枪本体由内至外依次为喷吹管、主管和增强管，所述主管外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有多条用于连接增强管的搭桥焊接件，且所述穿过增强管上的开孔内，所述喷口段喷枪本体内主管和增强管底部设置有用于安装石墨喷口的喷口安装座，所述石墨喷口设置在喷吹管外壁上，所述增强管和喷口安装座外壁上焊接有锚固件，所述枪身段喷枪本体和喷口段喷枪本体的外壁上浇筑耐火材料枪衬，且耐火材料枪衬覆盖锚固件，所述石墨喷口外壁外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有三条或者三条以上的底部导流凹槽，且底部导流凹槽设置在耐火材料枪衬内。
[0009]进一步地，所述底部导流凹槽的截面为矩形、半圆形或半椭圆形，其截面高度为喷吹管直径的1.5?3倍。导流凹槽截面高度过大，会导致流股沿凹槽排出过程中动能损耗较大；而高度太小，又会造成对流股导流分散效果较弱。
[0010]再进一步地，所述底部导流凹槽的截面高度为喷吹管直径的1.8?2.2倍。
[0011]再进一步地，所述喷口段喷枪本体呈为圆柱体旋转体结构，其直径为枪身段喷枪本体直径的1.1?2倍。旋转体直径太大，会导致枪头重量过大，容易发生喷枪断裂等问题；旋转体直径太小，会造成流股上升过程中离枪体较近，造成对喷枪的磨损和喷吹气体搅拌动能的消耗。
[0012]再进一步地，所述喷口段喷枪本体直径为枪身段喷枪本体直径的1.4?1.6倍。本实用新型的有益效果:
[0013]本实用新型的铁水预处理喷枪具有实施简便，改善铁水喷吹预处理动力学条件和技术经济指标等优点。该喷枪包括连接法兰、连接段喷枪本体、枪身段喷枪本体和喷口段喷枪本体；喷口段喷枪本体呈大直径圆柱形旋转体结构，使喷吹气体流股向下喷吹后在上浮过程中首先与喷枪底面接触，并利用底部开设的导流凹槽，使主流股强制分散为众多细小流股，遏制了气体流股上升膨胀过程中的聚集，增加了流股的径向流动，减缓了对于喷枪枪身的磨损；同时，由于流股分散，不仅大幅增大了液体的上浮区域面积，也有效降低了铁水液面剧烈波动和喷溅现象，显著增加了相同工况条件下喷吹气体的有效搅拌动能，从而提高铁水脱硫反应效率；进一步地，由于采用发明喷枪遏制了喷溅现象，可以使生产工艺中最大喷吹气体流量得到提高，从而增加单位时间内铁水预处理产量。
[0014]从而，最终达到改善铁水预处理技术经济指标和提闻铁水脱硫喷枪使用寿命的目的。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1为本实用新型铁水预处理喷枪的结构示意图
[0016]图2为喷口段喷枪本体的结构示意图
[0017]图3为图1的仰视图；
[0018]图中，连接法兰1、连接段喷枪本体2、枪身段喷枪本体3、喷口段喷枪本体4、喷吹管5、主管6、增强管7、搭桥焊接件8、石墨喷口 9、喷口安装座10、锚固件11、耐火材料枪衬12、底部导流凹槽13。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述，以便本领域技术人员理解。
[0020]实施例1
[0021]如图1?3所示:一种具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，包括依次连接相通的连接法兰1、连接段喷枪本体2、枪身段喷枪本体3和喷口段喷枪本体4 ;连接段喷枪本体2、枪身段喷枪本体3和喷口段喷枪本体4由内至外依次为喷吹管5、主管6和增强管7，主管6外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有多条用于连接增强管7的搭桥焊接件8，且穿过增强管7上的开孔内，喷口段喷枪本体4呈为圆柱体旋转体结构，其直径为枪身段喷枪本体3直径的2倍。喷口段喷枪本体4内主管6和增强管7底部设置有用于安装石墨喷口 9的喷口安装座10，石墨喷口 9设置在喷吹管5外壁上，增强管7和喷口安装座10外壁上焊接有锚固件11，枪身段喷枪本体3和喷口段喷枪本体4的外壁上浇筑耐火材料枪衬12，且耐火材料枪衬12覆盖锚固件11，石墨喷口 9外壁外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有4条底部导流凹槽13，且底部导流凹槽13设置在耐火材料枪衬12内。底部导流凹槽的截面为半圆形，其截面高度为喷吹管5直径的2倍。
[0022]实施例2
[0023]本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于:
[0024]喷口段喷枪本体4直径为枪身段喷枪本体3直径的1.6倍，底部导流凹槽13为3条，底部导流凹槽的截面为矩形，其截面高度为喷吹管5直径的1.5倍。
[0025]实施例3
[0026]喷口段喷枪本体4直径为枪身段喷枪本体3直径的1.1倍，底部导流凹槽13为5条，底部导流凹槽的截面为矩形，其截面高度为喷吹管5直径的3倍。
[0027]其它未详细说明的部分均为现有技术。尽管上述实施例对本实用新型做出了详尽的描述，但它仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本实用新型保护范围。
【权利要求】
1.一种具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，包括依次连接相通的连接法兰(I)、连接段喷枪本体(2)、枪身段喷枪本体(3)和喷口段喷枪本体(4);所述连接段喷枪本体(2)、枪身段喷枪本体(3)和喷口段喷枪本体(4)由内至外依次为喷吹管(5)、主管(6)和增强管(7)，所述主管(6)外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有多条用于连接增强管(7)的搭桥焊接件(8)，且穿过增强管(7)上的开孔内，其特征在于:所述喷口段喷枪本体(4)内主管(6)和增强管(7)底部设置有用于安装石墨喷口(9)的喷口安装座(10)，所述石墨喷口(9)设置在喷吹管(5)外壁上，所述增强管(7)和喷口安装座(10)外壁上焊接有锚固件(11)，所述枪身段喷枪本体⑶和喷口段喷枪本体⑷的外壁上浇筑耐火材料枪衬(12)，且耐火材料枪衬(12)覆盖锚固件(11)，所述石墨喷口(9)外壁外侧以轴线为中心线由内向外呈发射状均匀布置有三条或者三条以上的底部导流凹槽(13)，且底部导流凹槽(13)设置在耐火材料枪衬(12)内。
2.根据权利要求1所述具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，其特征在于:所述底部导流凹槽的截面为矩形、半圆形或半椭圆形，其截面高度为喷吹管(5)直径的1.5?3倍。
3.根据权利要求1或2所述具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，其特征在于:所述底部导流凹槽的截面高度为喷吹管(5)直径的1.8-2.2倍。
4.根据权利要求1或2所述具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，其特征在于:所述喷口段喷枪本体(4)呈为圆柱体旋转体结构,其直径为枪身段喷枪本体(3)直径的1.1?2倍。
5.根据权利要求4所述具有导流槽喷口结构的铁水预处理喷枪，其特征在于:所述喷口段喷枪本体(4)直径为枪身段喷枪本体(3)直径的1.4?1.6倍。
【文档编号】C21C7/072GK204111803SQ201420657068
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年11月5日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】李明晖, 欧阳德刚 申请人:武汉钢铁(集团)公司